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广东电力
GUANGDONG ELECTRIC POWER
1999年 第2期 No.2 1999

影响高频载波通道水平的几个
因素及解决方法
陈志光
摘　要　讲述了组成高频载波通道各个环节的结构及作用，分析了它们对高频信号的影响，提出在非正常工作情况下的解决办法。
关键词　高频载波通道　影响　因素　解决办法
Abstract　The constitution of radio-frequency carrier channel is described,the effects of the components on the radio-frequency signals are analyzed and corresponding solutions are proposed.
Key words　radio-frequency carrier channel,influence,factor,solution
　　在电力系统中，尤其是超高压系统，出现故障时要求保护快速、可靠、有选择地将故障切除。出现故障概率最高的应属电力线路，所以，在广东电力系统中，220 kV及以上的线路均配备了双高频保护，实现全线速动保护。高频保护能否正确动作，除取决于保护和收发信机能否正常工作外，还与高频通道的工作状况有关。当通道水平不理想，遇到天气不好或其它因素干扰时，出现故障的可能性就较大，造成高频保护误动或拒动。本文就实际运行中影响高频载波通道工作水平的几个因素作简要分析。
1　高频通道的构成
　　高频通道一般有两种形式：相-地结合和相-相结合，如图1所示。目前，在广东电力系统中保护用的通道大部分为相-地结合方式。

图1　高频载波通道的构成
1—收发信机；2—电缆；3—结合滤波器；4—耦合电容；
5—阻波器；6—电力线路
2　影响高频通道水平的因素及解决措施
2.1　收发信机
2.1.1　收发信机与高频电缆的阻抗匹配
　　目前使用的收发信机的输出阻抗一般为100Ω或75Ω，有的具有两种输出阻抗，由用户选择。当收发信机与电缆阻抗不匹配时，会增大信号损耗，这个问题在设计时能得到重视。但现场对收发信机与电缆的连接方法往往不太注意。一般地，专用的收发信机与保护装置一起安装在屏架上后，用普通的音频屏蔽线将发信输出的高频信号接至屏后的端子排上，再与高频电缆相接。这样带来的问题是音频屏蔽线对高频信号的衰减作用很大，且不能满足阻抗匹配要求，尤其给频率较高的信号的传输带来不良影响。
2.1.2　解决办法
　　在保护屏后安装高频电缆转接插座，步骤如下：
　　a)将视频插座装在金属板上，把与收发信机输出阻抗匹配的高频电缆同插座连接好，如图2(a)，电缆的另一端和收发信机的发信输出端相连。
　　b)将视频插头与上通道的高频电缆接好，如图2(b)。
　　c)完成视频插头与插座的转接，如图2(c)。

图2　高频电缆的转接
2.2　高频电缆
　　收发信机与结合滤波器间的连接馈线通常采用高频电缆，目前采用最广泛的是SYV-100-7，SYV-75-9，SYV-75-18三种型号。这种内外导体按同轴心装置的特殊结构，可以保证高频信号在很宽的频带内衰耗较少、对外接干扰小及能较好地防护外来干扰，在60 kHz以上频率范围内具有较好的抗干扰性能。
2.2.1　阻抗匹配问题
2.2.1.1　问题分析
　　由于收发信机到结合滤波器间的距离至多只有几百米，所以选用电缆时主要考虑阻抗匹配，而不是衰耗问题。高频电缆的输入阻抗特性阻抗、电缆的负载阻抗、传输常数和电缆长度有关，其中电缆终端负载——结合滤波器是影响始端输入阻抗的主要因素。结合滤波器在设计时均采用提高特性阻抗的方法来获得较宽频带，同时耦合电容取6.6nF。所以耦合电容为3.3nF或2.2nF时，在低频段结合滤波器的阻抗将会失配。
2.2.1.2　解决措施
　　a)改善结合滤波器的输入阻抗特性。如根据实际使用频率和结合滤波器的实际阻抗，将电缆长度适当增减，以避开λ/4的整数倍(λ为波长)的低阻状态。
　　b)若使用频率较低，电缆会增加较多，不经济也不方便，可采用人工串入电感或并上电容的方法改善电缆的输入阻抗。
2.2.2　抗干扰问题
　　在实际放电缆时，还应注意抗干扰问题，如在两端应分别接地，接地线截面不得小于1.5 mm2，并紧靠高频同轴电缆敷设截面不小于100 mm2且两端接地的铜导线。
2.3　耦合电容器和结合滤波器
2.3.1　耦合电容器和结合滤波器的作用
　　耦合电容器和结合滤波器构成高频信号的通路，耦合电容器主要与结合滤波器配合以改善结合滤波器的阻抗特性，使之与电缆匹配，让收发信机更好地工作。结合滤波器主要用来抵消耦合电容器的高频容抗，起阻抗变换的作用，使高频电缆阻抗(75Ω或100Ω)与电力线阻抗(150～500 Ω不等)得到良好匹配。
2.3.2　特性阻抗的匹配
　　在实际接线中，耦合电容器是滤波器串联臂中的一个元件，其大小直接影响结合滤波器的通带宽度、特性阻抗和通带内的工作衰耗，但由于制造的困难，耦合电容器容量不能做得太大，一般为几纳法。为了增加带宽，往往增加滤波器线路侧的最大阻抗。在设计结合滤波器时，总是力图使结合滤波器特性阻抗与高频电缆和电力线路的特性阻抗匹配，这样不匹配问题就归结到线路侧。根据实测工作频点上的线路组抗，选择结合滤波器线路侧相应的阻抗值，对提高通道水平是必要的。
2.3.3　接地
　　经常可以看到结合滤波器的接地是靠一颗螺钉来实现的。由于螺钉会生锈，有时带有非导性物质，形成假接地，影响高频通道，产生过电压，危及人和设备安全，所以一定要用电焊方式可靠接地。
2.3.4　抗不良工作环境的能力
　　若结合滤波器密封不好，雨水进去后会损坏里面的元件，影响高频通道的正常工作，甚至中断通道。
2.4　阻波器
　　阻波器作为高频道的加工设备由强流线圈、调谐元件、保护元件组成。阻波器一般有单频、双频、定K型滤波器式、高通滤波器式和无调谐等形式。对于单频阻波器，由于阻波频率单一，一般在电容回路加一频展电阻，它体积小，重量轻，阻塞阻抗高，多用于继保、远跳等通道上。
2.4.1　阻波特性
　　在广东电力系统220 kV网中，大部分采用相-地耦合的高频通道，故可组成三条高频通道。L1，L3相分别为继电保护、通信专用，L2相为两者共用。L1相选用保护频率的频展阻波器作为加工设备而L2相在现场有时只采用一个全频阻波器，其效果不一定好。高频保护在收发信过程中时间配合是非常严格的，一般以ms级来计算。若外界的干扰造成瞬间的阻波特性不好，就可能使保护误动或拒动。
2.4.2　解决方法
2.4.2.1　接入频展阻波器
　　在装全频阻波器时串装一个保护频点的专用频展阻波器，以求对保护频率有更好的阻波能力。
2.4.2.2　检测阻波器
　　阻波器在出厂时虽已经过检验，但在吊装前一定要通过试验核实，因在运输途中有可能造成元件的损坏或参数的改变。
　　判定阻波器好坏的另一办法是对投运状态的线路进行高频参数实测，通过所测的不同频率，尤其是收发信机工作频率的阻波特性和衰耗大小来判别阻波器是否正常。如在原梅揭线解口进长沙站工程中，对长揭线进行高频参数测量时，发现从揭阳站看对侧时的波阻抗明显偏小，衰耗也太大，最大时接近5 Np。以此可判定，很大部分高频信号是从某一侧或两侧的阻波器泄漏出去。经拉合线路两侧地刀判定揭阳侧的阻波器有问题。后来停电换上一个新的全频阻波器，由于现场的某种原因，没有对阻波器进行吊装前试验，投运后发现新阻波器对高频道没多大改善，经验定这个新阻波器有元件损坏。
2.5　电力线路
　　电力线在一次施工架好后，除线路波阻抗、衰耗特性会受材料、结构、大小、地理环境、温度、气候的影响外，一般都不会有什么问题。但也有高频保护不能正常投入是由于线路原因造成的。在原枫梅线解口进兴宁站工程中，由于站内暂无主变压器，220 kV母线也不具备投运条件，但进站线路已架好，为解决线路器材被盗问题，决定原枫梅线带上超过20 km的进站线路运行，在兴宁站算起第1～3号塔绕接。当线路投入运行后，发现两侧收发信机的收信水平太低，高频保护根本无法正常工作。先后对两侧的收发信机、电缆、结合滤波器、阻波器进行仔细检查，均无异常。最后检查发现问题出现在一次架空线的接法上。原枫梅线在兴宁站门口绕路时的接法如图3，高频信号在经过此地时，大部分经a，b，c，d 4段类似无线电发射天线的电力线向空中发射出去，从而大大减少了到对侧的高频信号，造成两侧收信水平严重偏低。解决的办法如图3虚线所示，用相应的电力线将类似发射天线的a，b，c，d封闭起来，让高频信号沿着正常的通道传输。实施这个办法后，两侧收发信机的收信水平立刻提高，高频保护得以顺利投入。

图3　一次转接线示意图
3　结束语
　　高频保护涉及面较广，通道的任何一个环节出现问题或不匹配，都可能影响其正常工作。当高频保护因故不能投运时，只能逐个环节地检查。提高高频通道运行水平，除设计、施工单位必须严格执行规程、反事故措施要求，厂家提供合格产品外，还有赖广大继电保护运行人员的日常维护，发现问题及时排除，以完成继电保护作为电力系统安全生产守护神的重任。
作者单位：广东省电力中心调度所，广州510600
(收稿日期：1998-08-05)